The Development of Fluorescent Chemosensors for Cyanide, Mercury and Chiral Recognition of Tartaric acid

Abstract

In the chapter I, among the various anions, only cyanide induced the revival of fluoresecence of 1-Cu^(2+) resulting in “Off-On” type sensing of cyanide, which can be monitored at pH 7.4 in 100% aqueous system, and has been applied to a microfluidic platform, in which fluorescent sensor 1-Cu^(2+) displayed green fluorescence upon the addition of cyanide, the in vivo imaging of cyanide using Caenorhabditis elegans. In the chapter II, rhodamine B derivatives bearing mono and bis-boronic acid groups were investigated as Hg^(2+) selective fluorescent and colorimetric sensors. These derivatives displayed selective “Off-On” type fluorescent enhancements and distinct color change with Hg^(2+). In addition, highly selective “Off-On” type fluorescent change upon the addition of Hg^(2+) will be applied to the cell-imaging. In the chapter III, we synthesize a compound bearing bis-boronic acid groups. Chiral fluorescent boronic acid 1 was found to be a highly enantioselective, chemoselective, and sensitive sensor for tartaric acid in aqueous system. The chiral sensor shows lower background fluorescence, and higher fluorescence enhancement. This sensor shows an excimer peak at 450 nm only in the presence of D-tartaric acid. In the chapter IV, we report the synthesis of a novel NIR compounds bearing aza-crown group. Near-infrared (NIR) region at around 650-900 nm is less absorbed by biomolecules and exhibits the least autofluorescence background. And the crown ether moiety is typical binding units for alkaline metal ions. So we expect to these compounds will be used as Na^(+), K^(+) probes.;Chapter I에서는 다양한 음이온들 중 cyanide에 의해서만 형광이 증가하는 1-Cu^(2+) complex에 대해 연구하였다. 이 sensor는 pH 7.4의 100% 수용액 하에서 cyanide를 “Off-On” type으로 sensing할 수 있다. fluorescent sensor인 1-Cu^(2+)에 cyanide를 첨가할 경우 녹색형광을 나타내며 이러한 sensing system은 미세유체소자에 적용되었다. 또한 Caenorhabditis elegans를 사용하여 최초로 in vivo image를 얻는데 성공했다. Chapter II에서는 mono와 bis-boronic acid groups을 포함하는 rhodamine B derivatives를 합성하였다. 이 화합물들은 Hg^(2+)에 매우 선택적인 fluorescent와 colorimetric sensors로 사용될 수 있었다. 이 유도체들은 “Off-On” type의 probe이며 Hg^(2+)를 첨가하였을 때 뚜렷한 색 변화를 나타냈다. Chapter III에서는 bis-boronic acid groups을 포함하는 화합물을 합성했다. 이 chiral boronic acid compound 1은 aqueous system 하에서 tartaric acid에 대해 매우 enantioselective, chemoselective, sensitive하다. 이 chiral sensor는 D-tartaric acid에 의해 excimer peak이 유도되는데 그럼으로 인해 450nm 부근에서 큰 형광 증가를 보이게 된다. Chapter IV에서는 aza-crown group을 포함하는 NIR compounds를 합성하였다. near-infrared (NIR) region은 650-900 nm 근처로 biomolecules에 의해 덜 흡수되며 최소한의 autofluorescence background를 보이기 때문에 biological applications에 있어서 유용한 region이다. Crown ether moiety는 전형적으로 alkaline metal ions의 binding unit으로 쓰인다. 우리가 합성한 이 화합물이 Na^(+), K^(+)에 선택적인 fluorescent sensors로 쓰일 수 있을 것이라 예상한다.